用無窮大的思想分析橢圓,雙曲線,拋物線的來源 - 電子通信和數學

2020-12-12 電子通信和數學

本篇用無窮大的思想將一個一般方程變成橢圓,雙曲線,拋物線方程。即簡單又容易理解。

我們知道二次曲線的通用方程:

經過改寫:

所以每個橫坐標X有兩個縱坐標與之對應,或者沒有縱坐標與之對應,因為y的根為實數或者為虛數。

當坐標原點在圖形中心點時,y的兩個值肯定大小相等,符號相反,所以和為0,所以

此時二次曲線通用方程的形狀為:

此處 a b d可以為任何值,所以會導致不同的曲線方程

第一雙曲線:當d>0,x趨於正無窮大時:

因此表達式(1)為正,縱坐標y有兩個無窮大的值,一正一負,

當x趨於負無窮大時,表達式(1)仍為正,縱坐標y有兩個無窮大的值,一正一負,

所以d>0時,二次曲線有四條伸向無窮遠的分支,x趨於正無窮大時兩條,x趨於負無窮大時兩條。這就是雙曲線的來源。

雙曲線方程:

第二橢圓:當d<0時,x趨於正無窮大和負無窮大時,表達式

所以縱坐標y都是虛數(或不存在),可見d<0時,曲線的縱坐標都不能為無窮大,即曲線沒有伸向無窮的分支,整個曲線位於一個確定的有限範圍之內,這樣的二次曲線就是橢圓。

橢圓方程:

所以d>0或d<0二次曲線截然不同,決定了兩種曲線,

第三拋物線:當d=0時,因為0在正負之間,所以這時的曲線性質也在雙曲線和橢圓之間。

此時方程變為:

b為正為負都可以,當b>0時,X趨於正無窮時,y也趨於無窮大,且一正一負。

當b>0時,X趨於負無窮時,y為虛數(不存在)

所以當d=0,b>0時,二次曲線有趨於無窮的兩個分支。且只有兩個分支,這就是拋物線。

拋物線方程:

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